மின் சக்தி அமைப்புகளில் ஆற்றல் காரணி

மின் சக்தி அமைப்பில் ஆற்றல் காரணி

மின் சக்தி அமைப்புகளில், தொழிற்சாலை மற்றும் வணிகக் கட்டிடங்களில் ஆற்றல் திறன், மின் விநியோகத் தரம் மற்றும் மின்சாரச் செலவுகள் பற்றி விவாதிக்கும்போது, ​​'பவர் ஃபேக்டர்' என்ற சொல் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது தொழில்நுட்ப ரீதியாகத் தோன்றினாலும், பவர் ஃபேக்டர் என்ற கருத்து அன்றாட வாழ்க்கைக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. ஏனெனில், மோட்டார்கள் மற்றும் விளக்குகள் முதல் மின்னணு சாதனங்கள் வரை கிட்டத்தட்ட அனைத்து மின் சாதனங்களும் ஒரு அமைப்பில் உள்ள பவர் ஃபேக்டரைப் பாதிக்கின்றன. இந்தக் கட்டுரை பவர் ஃபேக்டரின் வரையறை, அதன் காரணங்கள், குறைந்த பவர் ஃபேக்டரின் எதிர்மறை விளைவுகள், அதை அளவிடும் முறை மற்றும் அதை மேம்படுத்தும் முறை ஆகியவற்றை விவாதிக்கிறது.

சக்தி காரணியைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

திறன் காரணி (PF) என்பது ஒரு மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) சுற்றில், செயல்படும் திறன் (P) மற்றும் தோற்றத் திறன் (S) ஆகியவற்றின் விகிதமாகும். கணிதரீதியாக:

PF = P / S

செயலுறு திறன் (P) என்பது வாட்ஸ் (W) அல்லது கிலோவாட்ஸ் (kW) இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது; அதாவது, ஒரு மோட்டாரை இயக்குவது, ஒரு வெப்பமூட்டும் கருவியை சூடாக்குவது அல்லது ஒரு விளக்கை இயக்குவது போன்ற உண்மையான வேலையைச் செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் திறன் ஆகும்.
தோற்றத் திறன் (S) என்பது வோல்ட்-ஆம்பியர் (VA) அல்லது கிலோவோல்ட்-ஆம்பியர் (kVA) அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. இது, ஒரு அமைப்பில் பாயும் மின்னழுத்தம் மற்றும் மொத்த மின்னோட்டத்தைப் பெருக்குவதன் விளைவாகும்.
– மேலும், எதிர்வினைத் திறன் (Q) என்பது var (VAr) அல்லது kVAr இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது; அதாவது, ஒரு தூண்டல் அல்லது மின்தேக்கிச் சுமையில் காந்தப்புலம்/மின்புலத்திலிருந்து சேமிக்கப்பட்டு, முன்னும் பின்னுமாகத் திருப்பி அனுப்பப்படும் திறன் ஆகும்.

மூன்றிற்கும் இடையிலான உறவு ஒரு அடுக்கு முக்கோணத்தின் மூலம் விவரிக்கப்படுகிறது: P கிடைமட்டப் பக்கமாகவும், Q செங்குத்துப் பக்கமாகவும், S கர்ணமாகவும் உள்ளது.

ஒரு இலட்சியமான, முற்றிலும் மின்தடை கொண்ட சுமையில் (எ.கா. ஒரு மின்சார வெப்பமூட்டி), மின்னோட்டமானது மின்னழுத்தத்துடன் ஒரே கட்டத்தில் இருப்பதால், மின்திறன் காரணி (PF) 1-ஐ நெருங்குகிறது. இருப்பினும், பல உண்மையான சுமைகளில், குறிப்பாக மின்தூண்டல் சுமைகளில், மின்னோட்டமானது மின்னழுத்தத்தை விடப் பின்தங்கியிருப்பதால், மின்திறன் காரணி குறைகிறது.

திறன் காரணி வகைகள்: பின்தங்கிய மற்றும் முன்னணி

அடுக்குக் காரணி என்பது அதன் எண் மதிப்பை (எ.கா. 0,7 அல்லது 0,95) மட்டும் சார்ந்தது அல்ல, மாறாக அதன் தன்மையையும் சார்ந்தது ஆகும்:

1. பின்தங்கிய ஆற்றல் காரணி
தூண்டல் மோட்டார்கள், மின்மாற்றிகள், ஒளிரும் விளக்கு பேலஸ்ட்கள் மற்றும் சுருள்கள் போன்ற தூண்டல் சுமைகளில் இது நிகழ்கிறது. மின்னோட்டமானது மின்னழுத்தத்தை விடப் பின்தங்கியுள்ளது. தொழிற்சாலை அமைப்புகளில் குறைந்த திறன் காரணி ஏற்படுவதற்கு இதுவே மிகவும் பொதுவான காரணமாகும்.

2. முன்னணி ஆற்றல் காரணி
மின்தேக்கிச் சுமைகளில் இது நிகழ்கிறது. மின்னோட்டம் மின்னழுத்தத்தை விட முன்னணியில் இருக்கும். பொதுவாக, அதிகப்படியான மின்தேக்கிகள் பொருத்தப்பட்டிருக்கும்போது அல்லது அதிகப்படியான எதிர்வினை ஈடுசெய் உபகரணங்கள் இருக்கும்போது முன்னணி மின் காரணி ஏற்படுகிறது.

மின் அமைப்பு நடைமுறையில், குறைந்த பின்தங்கிய மின் காரணிகள் மிகவும் பொதுவானவை, மேலும் மின்தேக்கி நிறுவலின் மூலம் அவற்றை மேம்படுத்துவதே பெரும்பாலும் இலக்காகிறது.

திறன் காரணி ஏன் குறைவாக இருக்கலாம்?

குறைந்த திறன் காரணி பொதுவாக அதிகரித்த எதிர்வினைத் திறன் தேவைகளால் ஏற்படுகிறது. சில பொதுவான காரணங்கள் பின்வருமாறு:

– பிரதான தூண்டல் சுமைகள்: மோட்டார்கள், அமுக்கிகள், பம்புகள், விசிறிகள் மற்றும் உற்பத்தி இயந்திரங்கள்.
– மோட்டார் லேசாக இயங்குதல் (குறைந்த பளுவில்): அதிக சக்தி கொண்ட ஒரு மோட்டார் சிறிய பளுக்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​அது கணிசமான அளவு எதிர்வினை சக்தியை உறிஞ்சுகிறது, அதனால் அதன் செயல்திறன் காரணி (PF) குறைகிறது.
– மரபுசார் நிலைமாற்றிகளின் பயன்பாடு: ஒளிரும் விளக்குகள் அல்லது வாயு வெளியேற்ற விளக்குகளில்.
– உகந்த செயல்திறன் இல்லாத மின்மாற்றிகளைக் கொண்ட விநியோக அமைப்புகள்: அவற்றின் முழுத் திறனுக்கும் மிகக் குறைவாகச் செயல்படும் மின்மாற்றிகள், செயல்திறன் குறைந்த மின்சார உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கலாம்.
– நேரியல் அல்லாத சுமைகளிலிருந்து ஏற்படும் ஹார்மோனிக்ஸ்: ரெக்டிஃபையர்களைக் கொண்ட மின்னணு சாதனங்கள் (எ.கா., யுபிஎஸ், இன்வெர்ட்டர்கள், கணினிகள், விஎஃப்டிகள்) மின்னோட்டச் சிதைவை ஏற்படுத்துவதன் மூலம் மொத்த பவர் ஃபேக்டரைக் குறைக்கக்கூடும். இது பெரும்பாலும் ட்ரூ பவர் ஃபேக்டர் மற்றும் டிஸ்பிளேஸ்மென்ட் பவர் ஃபேக்டர் என விவாதிக்கப்படுகிறது.

வேறுவிதமாகக் கூறினால், குறைந்த திறன் காரணி என்பது “கட்ட வேறுபாட்டால்” மட்டும் ஏற்படுவதில்லை, மாறாக மின்னோட்ட அலையின் தரத்தாலும் பாதிக்கப்படலாம்.

மின் அமைப்பில் குறைந்த திறன் காரணியின் தாக்கம்

குறைந்த திறன் காரணி தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதார விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. இதன் முதன்மை விளைவு என்னவென்றால், அதே அளவு செயல்திறனை உருவாக்க அதிக மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது. மின்னோட்டம் அதிகமாக இருந்தால், இழப்புகளும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியும் அதிகமாக இருக்கும்.

சில முக்கியமான தாக்கங்கள்:

1. மின் இழப்புகள் அதிகரிக்கின்றன
கேபிள்கள் மற்றும் மின்மாற்றிகளில் ஏற்படும் தாமிர இழப்புகள் I²R-க்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளன. குறைந்த PF காரணமாக மின்னோட்டம் அதிகரித்தால், வெப்ப இழப்புகள் கணிசமாக உயர்கின்றன. இதனால் ஆற்றல் விரயம் ஏற்படுவதோடு, உபகரணங்களின் வெப்பநிலையும் அதிகரிக்கக்கூடும்.

2. அதிக மின்னழுத்த வீழ்ச்சி
அதிக மின்னோட்டமானது மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை அதிகரிக்கச் செய்வதால், சுமையில் உள்ள மின்னழுத்தம் குறைந்து, சாதனத்தின், குறிப்பாக மோட்டாரின் செயல்திறனைப் பாதிக்கக்கூடும்.

3. அமைப்பு உபகரணத் திறன் குறைக்கப்படுகிறது.
மின்மாற்றிகள், மின்னாக்கிகள் மற்றும் மின்வடம் ஆகியவற்றிற்கு மின்னோட்ட வரம்புகள் உள்ளன. குறைந்த PF காரணமாக மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும்போது, ​​அமைப்பின் செயல் திறனை வழங்கும் திறன் குறைகிறது. இதன் விளைவாக, உண்மையான kW தேவை குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லாவிட்டாலும், உபகரணங்கள் மேம்படுத்தப்படுகின்றன.

4. மின்சாரக் கட்டணத்தில் ஏற்படக்கூடிய அபராதங்கள்
சில தொழில்துறை/வணிக வாடிக்கையாளர்களுக்கு, மின் காரணி ஒரு வரம்பிற்குக் (எ.கா., 0,85 அல்லது 0,9) கீழே குறையும்போது, ​​மின் நிறுவனங்கள் அபராதங்களையோ அல்லது சிறப்பு கட்டணங்களையோ விதிக்கின்றன. ஏனெனில், மின் நிறுவனங்கள் அதிக மின்னோட்டத்தைப் பரப்ப வேண்டியதுடன், எதிர்வினை ஆற்றலுக்கான உற்பத்தி/விநியோகத் திறனையும் வழங்க வேண்டியுள்ளது.

5. மின்சாரத்தின் தரம் குறைகிறது
அதிக எதிர்வினைத் திறனும் ஹார்மோனிக்குகளும் ஒத்ததிர்வைத் தூண்டி, பாதுகாப்பில் குறுக்கிட்டு, ஒட்டுமொத்த மின்னழுத்தத் தரத்தை மோசமாக்கக்கூடும்.

திறன் காரணி அளவீடு

திறன் காரணியை பல்வேறு வழிகளில் அளவிடலாம்:

– திறன் அளவி/திறன் பகுப்பாய்வி: kW, kVAr, kVA, மற்றும் PF ஆகியவற்றை அளவிடுவதற்கான மிகவும் பொதுவான கருவி. நவீன திறன் பகுப்பாய்விகள் ஹார்மோனிக்ஸ் மற்றும் உண்மையான திறன் காரணியையும் காண்பிக்கும் திறன் கொண்டவை.
– தொழில்துறை kWh மீட்டர்கள் (வாடிக்கையாளர் மீட்டர்கள்): சில மீட்டர்கள் சராசரி பவர் ஃபேக்டரைக் காட்டுகின்றன.
– சுமைத் தரவுகளிலிருந்து கணக்கிடுதல்: P (kW) மற்றும் S (kVA) தெரிந்தால், PF = P/S என்ற சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி PF-ஐ நேரடியாகக் கணக்கிடலாம். P மற்றும் Q தெரிந்தால், S = √(P² + Q²).

தொழில்துறை ஆற்றல் தணிக்கைகளில், அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த நிலையைக் காண்பதற்காக மின் காரணி அளவீடுகள் பொதுவாக முதன்மைப் பலகத்தில் செய்யப்படுகின்றன; பின்னர், அதிக எதிர்வினை ஆற்றல் அல்லது ஹார்மோனிக்ஸின் மூலங்களைக் கண்டறிவதற்காக, குறிப்பிட்ட மின்வழங்கிகளில் அவை தொடரப்படுகின்றன.

பவர் ஃபேக்டரை மேம்படுத்துவது எப்படி

மின் காரணி மேம்பாட்டின் நோக்கம், மின் கட்டமைப்பிலிருந்து எடுக்கப்படும் எதிர்வினைத் திறனின் அளவைக் குறைப்பதாகும். மிகவும் பொதுவான முறைகள் பின்வருமாறு:

1. மின்தேக்கித் தொகுப்பை நிறுவுதல்
மின்தேக்கிகள், மின்தூண்டல் எதிர்வினைத் திறனைச் சமன்செய்யும் மின்தேக்க எதிர்வினைத் திறனை உருவாக்குகின்றன. மின்தேக்கித் தொகுப்புகளைப் பின்வருமாறு நிறுவலாம்:
– தனிநபர் (சுமைக்கு அருகில், எ.கா. பெரிய மோட்டார்)
– குழு (சுமைகளின் குழுவிற்கு)
– சென்ட்ரல் (பிரதான பேனலில், பொதுவாக ஒரு தானியங்கி/படிநிலை அமைப்பைப் பயன்படுத்தி)

தானியங்கி அமைப்பு (தானியங்கி பவர் ஃபேக்டர் திருத்தம்/APFC), சுமை மாற்றங்களுக்கு ஏற்ப ஸ்டெப் மின்தேக்கியை இயக்குகிறது அல்லது அணைக்கிறது, இதன் மூலம் பவர் ஃபேக்டர் இலக்கு அளவில் நிலைத்திருக்கும்.

2. ஒரு ஒத்திசைவு மின்தேக்கி அல்லது ஒத்திசைவு மோட்டாரைப் பயன்படுத்துதல்
குறிப்பிட்ட தூண்டுதலுடன் இயக்கப்படும் ஒத்திசைவு மோட்டார்கள், எதிர்வினை ஆற்றலை உருவாக்கவோ அல்லது உள்வாங்கவோ முடியும். இந்த முறை பெரிய/பயன்பாட்டு அமைப்புகளிலும் மற்றும் சில தொழில்துறைகளிலும் மிகவும் பொதுவானது.

3. நவீன மின்னணு சாதனங்களின் பயன்பாடு (செயலில்)
உயர் ஹார்மோனிக்ஸ் கொண்ட சுமைகளுக்கு, திறன் காரணி மேம்பாட்டிற்கு சில சமயங்களில் பின்வருவன தேவைப்படுகின்றன:
– செயலற்ற ஹார்மோனிக் வடிகட்டி (LC ட்யூன் செய்யப்பட்ட வடிகட்டி)
– செயல்திறன் மிக்க ஆற்றல் வடிகட்டி (APF)
– STATCOM/SVC (அமைப்பு மட்டத்தில் மாறும் எதிர்வினை ஈடுசெய்தல்)

இது முக்கியமானது, ஏனெனில் அதிக ஹார்மோனிக் சூழலில் ஒரு மின்தேக்கியை நிறுவுவது கூட அதிர்வைத் தூண்டி சேதத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

4. உபகரண செயல்பாடுகளை உகப்பாக்குதல்
எடுத்துக்காட்டுகளில், பளுவிற்கு ஏற்ப மோட்டாரின் அளவைச் சரிசெய்தல், சும்மா இயங்கும் மோட்டார்களை அணைத்தல், அல்லது சிறந்த ஆற்றல் காரணிப் பண்புகளைக் கொண்ட உயர் செயல்திறன் மோட்டார்களைக் கொண்டு பழைய மோட்டார்களை மாற்றுதல் ஆகியவை அடங்கும்.

பவர் ஃபேக்டரை சரிசெய்யும்போது கவனிக்க வேண்டியவை

PF திருத்தம் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், அதைச் சரியாகப் பயன்படுத்த வேண்டும். சில முக்கிய குறிப்புகள்:

அளவுக்கு அதிகமாக ஈடுசெய்ய வேண்டாம்: ஒரு முன்னணி பவர் ஃபேக்டர், சில சூழ்நிலைகளில் மின்னழுத்த ஏற்ற இறக்கங்களையோ அல்லது நிலையற்ற தன்மைச் சிக்கல்களையோ ஏற்படுத்தக்கூடும்.
– ஹார்மோனிக்ஸில் கவனம் செலுத்துங்கள்: VFD/UPS உடனான அமைப்புகளில் ஒத்ததிர்வைத் தவிர்க்க, பெரும்பாலும் டியூன் செய்யப்படாத மின்தேக்கிகள் (தொடர் ரியாக்டர்கள்) தேவைப்படுகின்றன.
– பொருத்துதல் மற்றும் பாதுகாப்பு: மின்தேக்கித் தொகுப்புகளுக்கு மிகை மின்னோட்டப் பாதுகாப்பு, சிறப்பு மின்தேக்கி இணைப்பிகள் மற்றும் போதுமான காற்றோட்டம்/குளிரூட்டல் ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.
– யதார்த்தமான PF இலக்கு: பொதுவாக, 0,95 என்ற இலக்கு நல்லது. 1,00-க்கு நெருக்கமான PF-ஐத் துரத்துவது எப்போதும் சிக்கனமானதல்ல.

முடிவுரை

மின் சக்தி அமைப்புகளில் பவர் ஃபேக்டர் ஒரு முக்கியமான குறிகாட்டியாகும், ஏனெனில் அது ஆற்றல் விநியோகத் திறன், உபகரணத் திறன், மின்னழுத்தத் தரம் மற்றும் இயக்கச் செலவுகள் ஆகியவற்றுடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. பொதுவாக மின்தூண்டல் சுமைகள் மற்றும் ஹார்மோனிக்குகளால் ஏற்படும் குறைந்த பவர் ஃபேக்டர், அதிகரித்த மின்னோட்டங்கள், அதிகரித்த இழப்புகள், அதிகரித்த மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகள் ஆகியவற்றை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் பயன்பாட்டு நிறுவனங்களுக்கான அபராதங்களைத் தூண்டக்கூடும். இதற்கான மிகவும் பொதுவான தீர்வு, மின்தேக்கித் தொகுப்புகளை (பெரும்பாலும் தானியங்கி கட்டுப்பாடுகளுடன்) நிறுவுவதாகும், ஆனால் ஹார்மோனிக்குகள் உள்ள அமைப்புகளுக்கு வடிகட்டிகள் அல்லது செயல்திறன் மிக்க ஈடுசெய்தல் மூலம் மிகவும் கவனமான அணுகுமுறை தேவைப்படுகிறது. முறையான தணிக்கைகள் மற்றும் பொருத்தமான திருத்தத் திட்டத்தின் மூலம், மின் சக்தி அமைப்புகள் அதிக செயல்திறன் மிக்கதாகவும், நம்பகமானதாகவும், சிக்கனமானதாகவும் மாறும்.

நீங்கள் விரும்பினால், மின்தேக்கியின் தேவையான kVAr மதிப்பைத் தீர்மானிப்பதற்கான வழிமுறைகளுடன், பவர் ஃபேக்டர் திருத்தத்தைக் (எ.கா. PF 0,75 இலிருந்து 0,95 க்கு) கணக்கிடுவதற்கான ஒரு உதாரணத்தையும் என்னால் சேர்க்க முடியும்.